食品中有機磷農(nóng)藥殘留檢測的前處理方法

陳敏，宋君

（1.四川省農(nóng)業(yè)科學院分析測試中心，四川成都610066；2.四川省農(nóng)業(yè)科學院質(zhì)量標準與檢測技術(shù)研究所，四川成都610066）

食品中有機磷農(nóng)藥殘留檢測的前處理方法

陳敏1，宋君2

（1.四川省農(nóng)業(yè)科學院分析測試中心，四川成都610066；2.四川省農(nóng)業(yè)科學院質(zhì)量標準與檢測技術(shù)研究所，四川成都610066）

有機磷農(nóng)藥，是當今世界使用量最大的農(nóng)藥。有機磷農(nóng)藥毒性較大，食品中殘留的農(nóng)藥給食品安全帶來很大隱患。氣相色譜法是檢測食品中痕跡農(nóng)藥殘留應(yīng)用廣泛且比較成熟的技術(shù)。通過查閱近年來氣相色譜法測定食品中有機磷農(nóng)藥殘留的文獻和相關(guān)標準、理論，歸納并分析了氣相色譜法測定食品中有機磷農(nóng)藥殘留量的前處理方法，提出了在該領(lǐng)域前處理技術(shù)可能存在的上升空間。

有機磷農(nóng)藥；殘留；氣相色譜法；前處理

有機磷農(nóng)藥是防治植物病、蟲害的一類有機農(nóng)藥。與有機氯農(nóng)藥相比，有機磷農(nóng)藥具有易降解、殘留期短等特點，所以該類農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用較為廣泛。目前，有機磷農(nóng)藥已成為當今世界使用量最大的農(nóng)藥之一，在我國，有機磷農(nóng)藥銷售量占所有農(nóng)藥銷售量的70%以上[1]，但是其毒性較大，不僅污染環(huán)境，而且在食品中也常有殘留。因此，食品中殘留的有機磷農(nóng)藥已經(jīng)成為我國目前最受關(guān)注的食品安全問題之一。

目前，有機磷農(nóng)藥的檢測方法較多，其中，氣相色譜法是食品中痕量農(nóng)藥殘留檢測應(yīng)用較廣泛的方法[2-6]。影響農(nóng)藥殘留氣相色譜檢測的因素很多，其中，樣品的前處理檢測結(jié)果具有不可忽視的影響，樣品前處理是否科學直接決定了檢測結(jié)果的準確性，所以，樣品的前處理是氣相色譜分析農(nóng)藥殘留的重要步驟，也是相對繁瑣的檢測環(huán)節(jié)。農(nóng)藥殘留檢測的樣品前處理是指最大限度地將待測樣品中的殘留農(nóng)藥提取出來，并盡可能地消除檢測過程中的干擾物。前處理過程主要包括提取、凈化和濃縮等關(guān)鍵步驟。隨著食品工業(yè)的迅速發(fā)展，食品種類日益增加，食品安全呼聲越來越高，食品安全的監(jiān)測任務(wù)也日益繁重。如何在保證檢測結(jié)果準確度的同時，快速完成監(jiān)測任務(wù)，樣品前處理方法的科學選擇顯得尤為重要。

在簡要介紹食品中有機磷農(nóng)藥氣相色譜檢測前處理方法的基礎(chǔ)上，總結(jié)、歸納和評述了有機磷農(nóng)藥氣相色譜法的前處理方法，以期為食品安全監(jiān)管中有機磷農(nóng)藥殘留檢測方法的改進提供技術(shù)參考。

1 提取

在檢測分析領(lǐng)域，樣品中殘留農(nóng)藥的提取方法較多。傳統(tǒng)的提取方法有勻漿法、超聲提取法、過夜浸提法、機械振蕩法，索氏提取法、渦旋提取法等。此外，隨著新技術(shù)的發(fā)展和新材料的應(yīng)用，加速溶劑法（Accelerated Solvent Extraction，ASE）和微波輔助萃取法（Microwave Assisted Extraction，MAE）等新型提取方法快速發(fā)展起來并得到一定程度的應(yīng)用。

1.1 提取劑的選擇

有機磷農(nóng)藥分子大多數(shù)為中等極性分子。根據(jù)相似相溶原理，目前常用于提取有機磷農(nóng)藥的有機溶劑有丙酮、二氯甲烷、石油醚、乙腈和乙酸乙酯等或者混合溶劑如丙酮＋正已烷、環(huán)己烷＋乙酸乙酯等。

在眾多提取溶劑中，乙腈因具有極性強、溶解有機磷的能力強、與水互溶、對蛋白質(zhì)和脂肪等雜質(zhì)溶解相對較少等特點，受到很多實驗室青睞。其他提取劑，如石油醚具有一定的麻醉作用；二氯甲烷毒性較大且沸點低；丙酮與乙腈相比，水溶性相似且毒性稍低，但是其溶解有機磷的能力較弱，沸點比乙腈低得多且更易揮發(fā)，最重要的是作為提取劑沒有乙腈除雜的能力強[7]。因此，乙腈是目前比較理想的提取劑，其在有機磷農(nóng)藥殘留檢測工作中的使用頻率相對較高。

1.2 提取方式的選擇

提取是將被測化合物溶解在提取液中并使之從原基體中分離出來的過程。常見的提取方法如表1所示。

表1 食品中有機磷農(nóng)藥殘留的提取方法

勻漿法和渦旋法處理單個樣品所需時間較少（1～2 min），但是處理通量小，而且一次只能處理一個樣品，存在耗能、耗力，提取效率低等缺點，這2種方法適合精準度要求較高的檢測；過夜浸提法雖耗能小，但耗時長、提取效率低、溶劑使用量較大；索氏提取法溶劑使用量雖然不大，但耗能也耗時；超聲法和電動振蕩法所需時間不長，人力需求小，但樣品處理通量相對較高，提取效率也相對較高，能滿足通常情況下大樣本量的檢測需求。

2 凈化

2.1 常見樣品凈化方法

凈化是再次將目標化合物與基體中干擾性雜質(zhì)分離的過程。常見的凈化方法有過濾、蒸餾、液-液萃取法、柱層析法和磺化法等。近年發(fā)展起來的方法還有凝膠滲透色譜法（Gel Permeation Chromatography，GPC）、固相萃取法（Solid Phase Extraction，SPE）、固相微萃取法（Solid Phase Micro Extraction，SPME）、基質(zhì)固相分散技術(shù)（Matrix Solid Phase Dispersion，MSPD）、分散固體萃取技術(shù)（Quick，Easy，Chep，Effective，Rugged and Safe QuEChERS）等。凈化的第一步是確定基體中干擾性雜質(zhì)的種類。常見的干擾性雜質(zhì)有水、脂類化合物、色素、碳水化合物、酚類和固醇類等。由于食品中有機磷的檢測常使用FPD檢測器（Flame Photometric Detector），該檢測器對含N，P化合物有高選擇性，所以在前處理過程中對除雜要求相對較低[8]。根據(jù)已報道的文獻，并結(jié)合自身在有機磷農(nóng)藥檢測中的體會，總結(jié)如下。

2.1.1 蔬菜水果類[7-36]蔬菜水果含有大量水分，大多數(shù)文獻使用的凈化方法是：過濾—鹽析—靜置分層—取上清液—旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)—定容—過膜（0.25 μm）。

2.1.2 脂類含量較多的物質(zhì)[36-39]糧食、油料、植物油和動物類食品等樣品中含有大量脂類大分子，大分子對儀器有一定的損害，因此，在前處理過程中應(yīng)該除去這些大分子。針對這類樣品，目前可以采用的凈化方法是：過濾—旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)—定容—過膜（0.25 μm）—過GPC—旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)—定容。植物油樣品本身為液體，所以無需過濾這一步，其凈化過程為：提取后過膜（0.25 μm）—過GPC—旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)—定容。

2.1.3 中草藥[40-41]中草藥類樣品的凈化過程一般是：過濾—旋蒸—定容—過SPE柱—旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)—定容。

2.1.4 茶葉[42-43]茶葉類樣品提取步驟中一般有加水浸泡的步驟，后續(xù)的凈化過程大都為：過濾—鹽析—靜置分層—取上清液—過CARB/NH2小柱—旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)—定容。

2.2 常見除雜試劑與除雜方法

不同的樣品其所含的干擾物不同，不同的試驗對結(jié)果準確度的要求也不同，甚至不同的有機磷分子之間結(jié)構(gòu)的差異都會使凈化過程有所不同。常見的干擾物及對應(yīng)的除雜試劑與除雜方法列于表2。

表2 除雜方法

液-液萃取法由于使用大量的溶劑，已逐漸被淘汰。磺化法是利用脂肪、色素、蠟質(zhì)等雜質(zhì)與濃硫酸的磺化作用變成極性很大的、能溶于水的化合物，從而實現(xiàn)與待測組分的分離，但待測組分須在強酸介質(zhì)下穩(wěn)定才可，所以有機磷檢測的前處理很少用磺化法除雜。

固相萃取法（SPE）不需要大量互不相溶的溶劑，處理過程中不會產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，因而，合適的吸附劑（固定相），不僅能顯著減少溶劑的用量，而且能高效地達到分離目標化合物與干擾物的目的[18]。

凝膠滲透色譜法（GPC）又稱為排阻色譜，是利用多孔凝膠聚合物對不同大小分子化合物的排阻效應(yīng)選擇性分離的一種色譜技術(shù)，大分子不能進入填料粒子孔內(nèi)，而小分子可以，導致大分子先流出，小分子后流出，這樣即可除去樣品中的大分子，比如脂肪、聚合物、天然樹脂，蛋白質(zhì)等[27-28，42]。

基質(zhì)分散固相萃取法（MSPD，matrixsolid-phase dispersion）是美國Louisiana州立大學的Barker教授在1989年提出的一種快速樣品處理技術(shù)。該方法是將適量的C18，C8鍵合相等固相萃取吸附劑與固體、半固體或黏性的樣品一起研磨成半固態(tài)裝柱淋洗。MSPD濃縮了傳統(tǒng)的樣品前處理中的樣品勻化、組織細胞裂解、提取、凈化等過程，是一種簡單高效環(huán)保的前處理方法[28]。

QuEChERS法是一種新型的果蔬農(nóng)藥多殘留前處理方法。該方法由美國化學家Anastassiad等人提出，是一種快速、簡便、低成本、高效和安全的分析方法，主要是用乙腈提取，加無機試劑振蕩離心，提取上層清液后加PSA吸附劑和無水硫酸鎂再振蕩離心，上清液進樣分析[27]。但其凈化程度不理想，檢測極性較高的有機磷農(nóng)藥（如甲胺磷、乙酰甲胺磷、氧化樂果等）時回收率較低[44]。

3 濃縮與定容

樣品的濃縮主要有自然吹干法、水浴加熱法、氮氣吹掃法、K-D濃縮法和旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)法。

自然吹干法最節(jié)能、省力，但是所用時間最多，且不能回收溶劑，對環(huán)境不友好；水浴加熱法不環(huán)保且存在安全隱患；氮氣吹掃法無溶劑回收裝置，但是該方法能隔絕空氣，保證目標化合物不被氧化，適合準確度要求較高的檢測；K-D濃縮法和旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)法原理相近且都可回收溶劑，但是旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)法使減壓濃縮更省時節(jié)能，且減壓后沸點變低，可以更好地保護目標化合物。

有機磷是中等極性分子，大多數(shù)的實驗定容溶劑都選用丙酮。

4 結(jié)論

目前，我國氣相色譜法測定有機磷農(nóng)藥殘留的前處理主流方法是用乙腈溶解樣品，振蕩法或超聲法提取目標化合物。脂類、蛋白質(zhì)等大分子雜質(zhì)一般是用凝膠滲透色譜法（GPC）去除；色素等小分子雜質(zhì)則大多使用固相萃取法（SPE）去除。濃縮采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，用丙酮定容。而美國EPA則將加速溶劑法（Accelerated Solvent Extraction，ASE）作為標準方法[37]。

不管采用哪種前處理方法，有機磷農(nóng)藥殘留檢測過程中都不可避免地要使用有機溶劑，且處理過程繁瑣。檢測人員長時間接觸有機試劑，對其健康危害較大。因此，基質(zhì)固相分散技術(shù)（MSPD）、分散固體萃取技術(shù)（QuEChERS）等環(huán)境友好型、對健康危害較小的綠色、高效前處理技術(shù)的進一步研究和應(yīng)用將是有機磷農(nóng)藥殘留檢測前處理技術(shù)發(fā)展的趨勢。

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Pretreatment Methods for the Determination of Organophosphorus Pesticides Residues in Food

CHENMin1，SONGJun2
（1.Analytical and TestingCenter，Sichuan AcademyofAgricultural Sciences，Chengdu 610066，China；2.Institute ofQuality Standard and Detection Technology，Sichuan AcademyofAgricultural Sciences，Chengdu 610066，China）

Organophosphorus pesticides,the largest amount in the use of pesticides,were a great danger to food safety due to the residues in food.In the determination for the traces ofpesticide residues sector,gas chromatography is the way to be recognized and used widely.The paper compared the differences among several pretreatment methods for the quantitative detection of organic phosphorus pesticide residues in foods and analyzed the development ofthe pretreatment methods in the future.

organophosphorus pesticides;residue;gas chromatography;pretreatment

S481＋.8

A

1002-2481（2016）09-1412-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.09.44

2016-05-03

四川省質(zhì)監(jiān)局標準化技術(shù)體系研究（ZYBZ2013-39）

陳敏（1984-），女，四川瀘縣人，研究實習員，主要從事食品安全與檢測技術(shù)研究和培訓工作。